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4.4 光的折射 （导学案）
【学习目标】
1. 了解光的折射现象。
2. 知道光在发生折射时，光路是可逆的。
3. 能够利用所学知识解释生活中的折射现象。
【学习重点】
光的折射规律及其解释有关现象。
【学习难点】
用光的折射规律解释光的折射现象。
【自主预习】阅读教材，完成以下问题：
1. 光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折，这种现象叫做光的折射.
2. 光的折射规律：
①折射光线、入射光线和法线在同一平面内；折射光线和入射光线分居在法线两侧。
②光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角；当入射
角增大时，折射角也增大。当光从空气垂直射入水中或其他介质中时，传播方向不变。
③在折射现象中，光路可逆(选填“可逆”或“不可逆”)。
3．“潭清疑水浅”是光的折射现象。“疑水浅”是指站在岸边向水底看，觉得水底比实际的浅
（浅/深）一些。“海市蜃楼”是远处物体发出的光在射向空气的过程中，由于空气疏密不均匀而发生
折射产生的现象。
【合作探究】
探究一、光的折射
【想一想】光在同种均匀介质中沿直线传播，如果光从一种介质进入另一种介质，会怎么传播呢？
【做一做】如下图所示：
①让一束光线从空气斜射入水中，观察现象。
②让一束光垂直射入水中时，观察现象。
现象：观察到当光斜射入玻璃砖时，传播方向会发生偏折；当光垂直射入玻璃砖时，传播方向不
变。
1. 光的折射
光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向会发生偏折，这种现象叫做光的折射。2. 描述折射现象的几个名词（“一点”、“两角”、“三线”）：
（1）入射点：入射光线与分界面的交点O；
（2）分界面：两种介质的分界面，如图所示的MM′；
（3）入射光线：照射到两种介质分界面的光线AO；
（4）折射光线：进入另一种介质的光线OB；
（5）法线：过入射点且垂直于两介质分界面的直线NN′；
（6）入射角：入射光线与法线的夹角α；
（7）折射角：折射光线与法线的夹角β。
【想一想】光反射时遵循光的反射定律，那么，光在折射时有什么规律呢？
探究二、光折射时的特点
【提出问题】清澈见底、看起来不过齐腰深的池水，不会游泳的人千万不要贸然下去， 因为它的
实际深度会超过你看到的深度。这是因为光从水斜射入空气中发生折射的缘故。
那么当光从一种介质进入另一种介质中时，光的传播方向如何偏折？折射光线、入射光线的位置
有什么关系？折射角跟入射角大小是什么关系?
【猜想与假设】请跟小组同学讨论，说说你们的猜想。你的猜想是：
①当光从一种介质进入另一种介质中时，可能会向法线偏折（或远离法线）。
②折射光线、入射光线位于法线两侧（同侧）。
③折射角可能 等于（或大于 / 小于） 入射角。
【设计实验】
①实验器材：激光笔、半圆形玻璃砖、圆形刻度光盘（标有角度）。
②如图所示，让激光笔发出的一束光从空气以不同的角度射入玻璃砖中，观察光束在空气和玻璃
砖中的径迹，并比较折射角和入射角的大小。让激光笔发出的一束光从玻璃斜射入空气中，重复上述实验。
让激光笔发出的一束光从空气垂直射入玻璃中（或从玻璃垂直射到空气中），观察光的传播路线。
同时改变介质进行多次实验寻找普遍规律。
【进行实验】
①让光从空气斜射入水或玻璃中，观察光的整个传播路径，比较折射角和入射角的大小，记录在
表格中。
②改变入射角的大小，观察并记录折射角的变化情况。
③让光从玻璃斜射入空气中，观察光的整个传播路径，比较折射角和入射角的大小，记录在表格
中。
④改变入射角的大小，观察折射角的变化情况。
⑤让光垂直射入玻璃，观察光的整个传播路径。
⑥让光从空气斜射入半圆形玻璃砖，同时逆着折射光射入另一束光，观察两束光在空气中的传播
途径。
实验数据记录表格：
实验次数 介质 入射角 折射角
光从空气斜射入玻璃
1
2 光从空气斜射入玻璃
3 光从空气斜射入玻璃
4 光从空气垂直入玻璃
【分析论证】
①当光从空气斜射入玻璃中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。当入射角增大时，折
射角也增大；当入射角减小时，折射角也减小。
②当光从空气垂直射入玻璃中时，传播方向不变。
③光从玻璃斜射入空气中时，可以看到，进入空气中的折射光线就逆着原来入射光线的方向射出，就是说，在折射中光路也是可逆的，这时的折射角大于入射角。
综合以上分析，归纳出实验结论：
光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。当入射角增大
时，折射角也增大；当入射角减小时，折射角也减小。
当光从空气垂直射入水中或其他介质中时，传播方向不变。
在折射现象中，光路可逆。
【例题1】一束光沿AO方向从空气斜射入水中，请在图中画出折射光线的大致方向。
【答案】见右图。
【解析】过入射点O作垂直于界面的法线，根据折射角小于入射角即可画出折射光线OC，靠拢法
线。
【例题2】如图所示，一束光从水斜射入空气中，请在图中画出折射光线的大致方向，并标出折射
角θ。
【答案】见右图。
【解析】过入射点O'作垂直于界面的法线，根据折射角大于入射角即可画出折射光线。
【例题3】如图是某同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路，经过多次实验并记录了如下数据：
（1）实验中，光具盘除了能读出入射角和折射角大小外，还具有________的作用；
（2）分析表格中的数据，你能得出的结论（写出一条即可）：______；
（3）根据表格中的数据还可以判断：当光以35°的入射角从空气射入玻璃中时，其折射角
______30°（选填“大于”、“小于”或“等于”）；
（4）当光以30°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是______。
入射角 10° 30° 45° 60°
折射角 7.1° 20.7° 30° 37.8°
【答案】（1）显示光路；（2）光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角；（3）小于；
（4）45°。
【解析】（1）利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路实验中，光具盘除了能读出入射角
和折射角大小外，还具有显示光路的作用。
（2）根据表中数据知，光从空气斜射入玻璃中，折射角总小于入射角，故能得出结论：光从空气
斜射入玻璃中时，折射角小于入射角。（3）根据表格中的数据可知，当光线以45°的入射角从空气射
向玻璃时，其折射角是30°；当入射角为35°时，入射角变小，折射角随之变小，所以折射角会小于
30°。
（4）当光线以45°的入射角从空气射向玻璃时，折射角是30°。根据光路的可逆，当光以30°的入
射角从玻璃射入空气中时，其折射角是45°。
探究二、生活中的折射现象
1. 池底变浅
【想一想】池底为什么看起来比实际浅呢？
【分析】池底实际点A发出（反射）的光从水斜射向空气时发生折射，折射角大于入射角。人眼
逆着折射光的方向看去，感觉光就好像由 A ′射出去的一样。A′就是我们看到的S的像，这点的位置比实
际位置升高了，所以整个池底变浅。池底变浅原理 鱼的虚像原理
2. 鱼在哪里？
【想一想】有经验的渔民在叉鱼时，要向看到的鱼的下方投叉才能叉到鱼。为什么？
【分析】鱼从水中发出的光线，由水进入空气时发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人
眼，人眼逆着折射光线的方向看，觉得光线好像是从它们的反向延长线的交点，即鱼像发出来的，像
比鱼位置高。所以，有经验的渔民在叉鱼时，要向看到的鱼的下方投叉才能叉到鱼。
3. 神奇的“硬币”
【做一做，想一想】如图所示，起初茶碗看起来是空的，但当你慢慢往茶碗中倒水时，就会发现
碗中原来还藏着一枚硬币。想一想，这是为什么？
【分析】加水后，硬币的光从水中斜射入空气时，折射光线偏离法线，折射光进入了眼睛，眼睛
看到的实际上是升高了的硬币的虚像。
4.“海市蜃楼”
【想一想】你见过海市蜃楼吗？海市蜃楼是怎样产生的吗？
【分析】海市蜃楼的产生原因：光在均匀的介质中沿直线传播，如果介质疏密不均，光就不会沿直线传播而会发生折射。海市蜃
楼是一种由光的折射产生的现象，多发于夏天的海面或沙漠。远处物体发出的光本来到达不了我们的
眼睛，但是在射向空气的过程中，由于海面或沙漠附近的空气疏密不均匀，而发生折射，逐渐向地面
弯曲，进入观察者的眼睛。观察者逆着光线看去，就看见了远处的“物体”形成美丽的海市蜃楼现象。
5. 折射与反射同时发生现象
【实验】如下图所示，让一束光从空气斜射入水中时，观察发生的现象，想一想，为什么？
【分析】原来这束光线AO在界面处既发生了折射，折射光线为OC，同时又发生了发射，反射光
线为OB。
光由一种介质斜射入另一种介质时，在界面处发生折射时遵守折射规律，发生反射时，遵守反射
定律。
【例题4】光从空气斜射到水面时，一部分光射进水中，另一部分光返回到空气中，其光路如图甲
所示。现在让光逆着折射光线的方向从水中斜射到与空气的分界面，请在图乙中画出相应的折射光线
和反射光线。
【答案】见右图。
【解析】光从水中斜射到空气时，折射角大于入射角；折射光线（ 反射光线）和入射光线都位于
法线两侧。见右图。
【例题5】如图所示，一束光在空气和玻璃的分界面同时发生反射和折射（图中入射光线、反射光
线和折射光线的方向均未标出），其中入射光线是_____（用字母表示），折射光线是____（用字母表
示），反射角等于_____。【答案】EO，OG，30°。
【解析】由图可知，∠BOE=60°，所以∠COE=30°
而∠COF=30°，根据反射角等于入射角，所以CD为法线，AB为界面，而折射光线和入射光线分别位
于法线两侧，则OG一定为折射光线，EO为入射光线，OF为反射光线；反射角为∠COF=30°。
【精讲点拨】
1． “池底变浅”、“神奇的硬币”、叉鱼等现象，实质都是同一原理，即光从水斜射入空气中
时，折射光线远离法线，人眼逆着折射光线会看到一个升高的虚像，教师可以画出光路图进行解析。
2．探究光的折射规律时，应该至少改变3次入射光线的方向，每次都记录入射光线和相应的折射
光线方向改变的情况。
3．确定虚像的位置时，要画出两条以上折射光线的反向延长线的交点（虚像的位置），一条延长
线无法确定位置。
4 发生光的折射时，人们看到的像是虚像，实际物体看不到。
【归纳整理】
①折射光线与入射光线、法线在同一平面内；
折射光线与入射光线分居在法线的两侧；
光的
折射 ②当光线从空气斜射入其它介质时，折射角小于入射角；
光的折射：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向
【课堂练习】 ①当水光中从物其体它变介浅质、斜筷射子入在空水气中中“时折，断折”射；角大于入射角；
发生偏折的现象，叫做光的折射。
折射
1．唐诗“潭清疑水浅， ②荷当海动光市知从蜃鱼一楼散种：”介是，质光如垂在图直不所射均示入匀，另的诗一空种人气介看中质到传时的播，潭时传底，播和传方水播向中方不的向变鱼发。都是________像，
现象
折射规律 ③生在改光变的，折产射生现的象折中射，现光象路。可逆。这是光的______现象，是光从______中斜射入______中时发生的。
【答案】虚，折射，水，空气。
【详解】“潭清疑水浅，荷动知鱼散”指的是，水底和水中鱼反射出的光，从水中斜射入空气时，
在水面处发生了折射，折射光线向远离法线的方向偏折。所以诗人看到的是变浅池底和鱼的虚像。
2．下列光现象与海市蜃楼形成原理相同的是（ ）
A．绿树成荫 B．瞄准鱼的下方才能叉到鱼
C．手影 D．有趣的倒影
【答案】B
【详解】海市蜃楼是由光的折射形成的。
A．绿树成荫的影子是由光的直线传播形成的，故A不符合题意；
B．瞄准鱼的下方才能叉到鱼，是由于鱼反射的光线由水中斜射入空气中时发生折射形成的，故 B
符合题意；
C．手影是由光的直线传播形成的，故C不符合题意；
D．水中的倒影属于平面镜成像，是由光的反射形成的，故D不符合题意。
故选B。
3．下列选项中可以用如图所示的光路图解释的是（ ）
A．人眼看到水中的“鱼”
B．人眼看到水中的“蓝天白云”C．水中的潜水员看到水面上的“路灯”
D．潜水艇中的士兵通过潜望镜观察海面上的“舰艇”
【答案】A
【详解】A．根据图示可知，这是光从水中射入空气，发生了折射现象；人眼看到水中的“鱼”是
鱼反射的光从水中斜射入空气，是折射现象，故A符合题意；
B．人眼看到水中的“蓝天白云”是倒影，属于平面镜成像，其原理是光的反射，故B不符合题意；
C．水中的潜水员看到水面上的“路灯”是光从空气斜射入水中，是光的折射现象，与图示现象不
同，故C不符合题意；
D．潜水艇中的士兵通过潜望镜观察海面上的“舰艇”属于平面镜成像，是光的反射现象，故D
不符合题意。
故选A。
4．图中，哪一幅图正确地表示了光从空气进入水中的光路（ ）
A B C D
【答案】D
【详解】AB．图中光从水进入空气中，故AB不符合题意；
CD．图中光从空气进入水中，由于光在空气进入水中，折射角变小，故 C错误，D正确。故选
D。
5．防溺水主题班会上，班主任提醒学生“池水看起来比实际的浅，大家切莫擅自下水”。请画出
人眼看到池底A的光路图（图中是人眼看到的池底A的像）。
【答案】见下图。
【详解】当折射光线射入人眼时，人眼有光沿直线传播的经验，认为池底A在折射光线的反向延
长线上的A′处，人看到的是池底A的虚像；由题可知，像在A′处，池底A在像A′的下面，眼睛在B处；
先连接B、A′两点，与水面交于O点，则O为入射点；连接AO，标上箭头为入射光线，则OB为折射光线，并标上箭头，如图所示：
6．如图所示，是两束光在玻璃和空气中传播的光路，①和②是入射光线，③和④是折射光线。其
中入射光线②与折射光线______是同一束光，界面的上方是______（选填“玻璃”或“空气”）。
【答案】③，空气。
【详解】根据光的折射定律的内容可知：入射光线、法线、折射光线在同一平面内，折射光线和
入射光线分别位于法线两侧，当光线从空气射入玻璃时，折射角小于入射角；当光线从玻璃斜射入空
气时，折射角大于入射角。由图可知，②和③是同一束光线，界面上方为空气。
7．如图所示，一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折射（图中入射光线、反射
光线和折射光线的方向均未标出），其中反射光线是_____，反射角是____度，折射角是____度。
【答案】OF，30，45。
【详解】由图可知，∠BOE=60°，所以∠COE=90°﹣60°＝30°
而∠COF=30°，根据反射角等于入射角，可知CD为法线，AB为界面。而折射光线和入射光线分
别位于法线两侧，则OG一定为折射光线，EO为入射光线，OF为反射光线；反射角为30°，折射角为
∠GOD=45°。
8．如图是小明同学利用光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路，经过多次实验并记录了如下
数据：（1）实验中，光具盘除了能读出入射角和折射角大小外，还具有__________的作用；
入射角 10° 30° 45° 60°
（2）根据表格中的数据还可以判断：当光以35°的入射角从空气射入玻璃中时，其折射角
______30°（选填“大于”、“小于”
折
或
射
“
角
等于”
7
）
.1
；
° 20.7° 30° 37.8°
（3）当光以45°的入射角从玻璃射入空气中时，其折射角是______。
【答案】（1）显示光路；（2）小于；（3）30°.
【详解】（1）利用光具盘表面的漫反射可以显示光路，同时能直接读出入射角和折射角的大小。
（2）由表格数据可知，当光由空气斜射入玻璃中时，随着入射角的增大，折射角也增大，当入射
角等于30°时折射角为20.7°，当入射角等于45°时折射角为30°，所以当入射角等于35°时，
折射角20.7° ≤ β ≤30°。
（3）根据光路的可逆性，当光由玻璃射入空气时，入射角小于折射角，且当入射角等于45°时，
折射角为30°。
【课后反思】
本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些问题？
